專利名稱：井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置的制作方法
井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置
本發(fā)明涉及一種用于自噴井和注水井測(cè)井的井下儀器和地面儀器進(jìn)行數(shù) 據(jù)通信的井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置。
背彔技術(shù)
現(xiàn)有的用于自噴井和注水井測(cè)井的生產(chǎn)測(cè)井儀器，雖然運(yùn)用了單片機(jī)遙 測(cè)技術(shù)，但遙測(cè)短節(jié)和地面儀器之間通過單芯電纜即電纜總線連接，遙測(cè)短 節(jié)和參數(shù)短節(jié)之間、以及各參數(shù)短節(jié)之間也通過單芯即儀器總線連接，因而
儀器較長，不利于高壓井的測(cè)量。電纜總線傳輸速率僅為5.7292KBPS，數(shù)據(jù) 格式20位，除3位同步位、l位奇偶位外，只有4個(gè)地址位、12個(gè)數(shù)據(jù)位， 共10個(gè)通道，限制了擴(kuò)展功能，因而使得某些油井參數(shù)無法測(cè)量，如獨(dú)立4() 臂、氧活化等參數(shù)。電纜總線信號(hào)和儀器總線信號(hào)雖然有電感組成的信號(hào)隔 離電路隔離，但如果電感選擇不合適，將造成兩種信號(hào)的互相千擾，影響地 面解碼。
目前，國內(nèi)開發(fā)井中吸水剖面、產(chǎn)液剖面的測(cè)井要求高可靠、高精度、 高成功率的生產(chǎn)測(cè)井儀器，工程測(cè)井、儲(chǔ)層參數(shù)檢測(cè)、剩余油評(píng)價(jià)等方面的 儀器需要提高精度、增加手段，因此工程測(cè)井儀(X-Y井徑、多臂井徑、獨(dú)立 多臂井徑等)和產(chǎn)層評(píng)價(jià)測(cè)井儀(中子伽瑪、中子壽命等)需要掛接，現(xiàn)有 的儀器傳輸速率低，通道數(shù)僅為10個(gè)，無法實(shí)現(xiàn)掛接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠、高精度、高成功率，長度短，能與 工程測(cè)井儀和產(chǎn)層評(píng)價(jià)測(cè)井儀掛接的用于自噴井和注水井測(cè)井的井下儀器和 地面儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置，解決現(xiàn)有儀器無 法解決的問題。
本發(fā)明由單芯電纜、馬籠頭、加重、連接螺套、釋放器.高速電纜遙測(cè) 短節(jié)、參數(shù)測(cè)量短節(jié)、扶正器組成，高速電纜遙測(cè)短節(jié)通過上端的單芯插頭 與釋放器連接、通過下端的滑環(huán)四芯插頭和插座與各參數(shù)測(cè)量短節(jié)和扶正器 連接，單芯電纜下端連接馬籠頭、加重、釋放器、高速電纜遙測(cè)短節(jié)、各參
數(shù)測(cè)量短節(jié)與井下儀器進(jìn)行機(jī)械和電氣連接，單芯電纜的上端通過與地面絞 車上電纜盤繞接和裝于絞車內(nèi)的地面儀器機(jī)電連接；
本裝置電路由高速電纜遙測(cè)短節(jié)電路和參數(shù)短節(jié)電路構(gòu)成，參數(shù)短節(jié)電 路中的參數(shù)短節(jié)單片機(jī)的信號(hào)輸入端口通過信號(hào)產(chǎn)生電路與傳感器連接，參 數(shù)短節(jié)單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出口和參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線的接收入口連接，參數(shù)短節(jié)單
片機(jī)數(shù)據(jù)輸入口和參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線的發(fā)射出口連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)控制 端端口與參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線控制端DE、 RE連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)振蕩器反向 放大器輸入端口和輸出端口與時(shí)鐘電路連接；遙測(cè)電路的遙測(cè)單片機(jī)的數(shù)據(jù) 輸出口與遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線的接收入口連接，遙測(cè)單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入與遙測(cè) 短節(jié)的發(fā)射出口連接，遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線通過信號(hào)線芯2和芯3與各參數(shù)短 節(jié)工業(yè)總線連接，遙測(cè)單片機(jī)振蕩器反向放大器輸入端口和輸出端口與時(shí)鐘 電路連接，遙測(cè)單片機(jī)控制端端口與遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線控制端DE、 RE連接， 遙測(cè)單片機(jī)通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路與電纜總線連接，電纜總線與電源線連接單片機(jī)包括數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制單元，控制數(shù)據(jù)輸出口為串行數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)輸入口為串行數(shù)據(jù)接收，控制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收；地址數(shù)據(jù)管 理單元，包括8個(gè)地址位，16個(gè)數(shù)據(jù)位，255個(gè)測(cè)試通道，將接收的數(shù)據(jù)經(jīng) 過地址的比對(duì)，將相符的同步位、儀器地址、測(cè)試數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)、停止位 發(fā)送信號(hào)按照曼徹斯特瑪編碼規(guī)則進(jìn)行編碼，通過數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制單元控 制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，通過單芯電纜發(fā)往地面。
測(cè)井時(shí)，該裝置經(jīng)電纜總線供電后，各參數(shù)短節(jié)將傳感器的變化量送到 各自信號(hào)模塊產(chǎn)生頻率信號(hào)，頻率信號(hào)送到各參數(shù)短節(jié)單片機(jī)，釆集完數(shù)據(jù) 后，處于等待狀態(tài)。遙測(cè)單片機(jī)串行輸出口將各參數(shù)地址送到遙測(cè)短節(jié)工業(yè) 總線輸入端，再通過2芯和3芯送到各參數(shù)短節(jié)的工業(yè)總線，工業(yè)總線的輸 出端再將地址信號(hào)送到各參數(shù)短節(jié)單片機(jī)的串行輸入口 ，然后各參數(shù)短節(jié)單 片機(jī)首先判斷信息是否為該地址，若不是，則為數(shù)據(jù)瑪，該參數(shù)短節(jié)不響應(yīng): 若是地址瑪，則判斷與自身地址相符否，若相符，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)的串行輸 出口發(fā)最新采集的數(shù)據(jù)到該參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線的輸入端，再經(jīng)2芯、3芯和遙 測(cè)短節(jié)工業(yè)總線的輸出端送到遙測(cè)單片機(jī)的串行輸入口，遙測(cè)單片機(jī)收到數(shù) 據(jù)后將同步、儀器地址、測(cè)試數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)、停止位發(fā)送等信號(hào)，按照曼 徹斯特瑪編碼規(guī)則對(duì)之進(jìn)行編碼，經(jīng)單芯電纜發(fā)往地面，即曼徹斯特瑪信號(hào) 上傳為單芯、高速電纜遙測(cè)短節(jié)和各個(gè)參數(shù)短節(jié)之間信號(hào)傳輸為四芯，其中1 芯為電纜總線、2芯和3芯為信號(hào)線、4芯為12V電源線。遙測(cè)單片機(jī)依次向 各參數(shù)短節(jié)發(fā)送地址，直到尋址完所有參數(shù)，又重新開始新的循環(huán)。
本裝置有如下優(yōu)點(diǎn)
高速電纜遙測(cè)短節(jié)和各參數(shù)測(cè)量短節(jié)之間通過滑環(huán)四芯連接，大大縮短
儀器長度，便于儀器測(cè)量。
通過對(duì)單片機(jī)的合理編程使本裝置形成的曼徹斯特瑪?shù)臄?shù)據(jù)格式除同步
位、奇偶位外，將冇8個(gè)地址位、16個(gè)數(shù)據(jù)位，傳輸通道可達(dá)255個(gè)，可以 掛接工程測(cè)井儀(X-Y井徑、多臂井徑、獨(dú)立多臂井徑等)和產(chǎn)層評(píng)價(jià)測(cè)井儀 (中子伽瑪、中子壽命等)，便于擴(kuò)展，今后研制的儀器只要采用相同的數(shù)據(jù) 格式，就可以與本裝置組合在一起，不需要研制專門的地面儀，對(duì)下井儀兼 容性強(qiáng)。
采用本發(fā)明生產(chǎn)的測(cè)井儀器，電纜傳輸速率達(dá)到20K，下井儀傳輸(即高 速電纜遙測(cè)短節(jié)和各個(gè)參數(shù)短節(jié)之間的信號(hào)傳輸)速率40K的高速傳輸，測(cè) 井?dāng)?shù)據(jù)量大為增加， 一次下井取全所有資料、測(cè)井時(shí)效高、抗干擾能力強(qiáng)、 不易產(chǎn)生誤操作。


圖1井下儀器高速電纜傳輸裝置結(jié)構(gòu)簡圖
圖2高速電纜遙測(cè)短節(jié)結(jié)構(gòu)簡圖
圖3高速電纜遙測(cè)短節(jié)原理框圖
圖4參數(shù)短節(jié)原理框圖
圉5井下儀器高速電纜傳輸裝置程序流程圖 其中1、單芯電纜2、馬籠頭3、加重4、聯(lián)接螺套5、釋放器 6、單芯插頭7、高速電纜遙測(cè)短節(jié)8、滑環(huán)四芯插座 9、壓力測(cè)井儀10、滑環(huán)四芯插頭11、持水測(cè)井儀12、扶正器 13、流體密度測(cè)井儀14、渦輪流量測(cè)井儀15、磁鋼 16、磁定位線圈17、大功率電阻18、大功率穩(wěn)壓塊
19、高速電纜遙測(cè)短節(jié)中間線路骨架20、磁定位和遙測(cè)線路板 21、井溫探頭22、高壓模塊23、高速電纜遙測(cè)短節(jié)下線路骨架 24、伽瑪線路板25、光電倍增管26、 Nal晶體
27、 電纜總線(滑環(huán)插頭座的l芯)
28、 高壓關(guān)斷保護(hù)電路29電磁繼電器
30、 12V電源(滑環(huán)插頭座的4芯)31、高速電纜遙測(cè)短節(jié)5V穩(wěn)壓 電路32、高速電纜遙測(cè)短節(jié)5V電源33、高速電纜遙測(cè)短節(jié)士15V 穩(wěn)壓電路34、高速電纜遙測(cè)短節(jié)土15V電源 35、信號(hào)合成模塊輸出端36信號(hào)合成模塊
37、遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的XTAL2端38、遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051
39、 遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3.()
40、 遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口 (TXD)P3.1
41、 遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1端
42、 遙測(cè)短節(jié)RS-485的輸入端DI 43、遙測(cè)短節(jié)RS-485的輸出端RO 44、遙測(cè)短節(jié)RS-485 45、遙測(cè)短節(jié)RS-485的A端
46遙測(cè)短節(jié)RS-485的B端47、滑環(huán)插頭座的2芯
48、滑環(huán)插頭座的3芯49、遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的晶振電路
50、 磁定位傳感器
51、 磁定位信號(hào)模塊
52、 磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的(TO) P3.4端
53、 磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1端 51、磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C205155、 磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口 (TXD)P3. 1
56、 磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3. 0
57、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸出口(TXD)P3.1
58、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸入口 (RXD) P3.0
59、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52
60、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的XTAL1端
61、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的T1/P3. 5端
62、 井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的T0/P3.4端
63、 井溫信號(hào)模塊64、伽瑪信號(hào)模塊65、井溫傳感器部分 66、伽瑪傳感器部分67、參數(shù)短節(jié)5V穩(wěn)壓電路
68、參數(shù)短節(jié)5V電源69、參數(shù)傳感器部分70、參數(shù)信號(hào)模塊
71、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的晶振電路
72、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的T0/P3. 4端
73、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的XTAL2端
74、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051
75、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1端
76、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3. 0
77、 參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口 (TXD) P3. 1
78、 參數(shù)短節(jié)RS-485的輸出端RO 79、參數(shù)短節(jié)RS-485的輸入端DI 80、參數(shù)短節(jié)RS-48具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖l所示，單芯電纜(1)通過馬籠頭(2)、加重(3)、釋放器(5)、 高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)、各參數(shù)測(cè)量短節(jié)(9)、 (11)、 (13)、 (14)實(shí)現(xiàn)井下 儀器機(jī)械和電氣連接，根據(jù)測(cè)井要求，加重(3)放在整個(gè)井下儀器的最上部， 釋放器(5)接在加重(3)的下部，高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的上部，從而實(shí) 現(xiàn)同位素測(cè)井要求
高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的上端通過單芯插頭(6)和釋放器(5)連接， 下端通過滑環(huán)四芯插座(8)和滑環(huán)四芯插頭(10)同各參數(shù)測(cè)量短節(jié)連接， 各參數(shù)測(cè)量短節(jié)包括壓力測(cè)井儀(9)、持水測(cè)井儀(11 )、流體密度測(cè)井儀(13)、 渦輪流量測(cè)井儀(14)，根據(jù)測(cè)井要求還可以掛接其它參數(shù)測(cè)井儀。
兩個(gè)扶正器(12)中一個(gè)放在持水測(cè)井儀(11)和流體密度測(cè)井儀(13) 之間，另一個(gè)扶正器12放在流體密度測(cè)井儀(13)和渦輪流量測(cè)井儀(14) 之間，便于測(cè)井。
滑環(huán)四芯中l(wèi)芯為電纜總線(27)、 2芯(47)和3芯(48)為信號(hào)線、4 芯為12V電源線。
如圖2所示，高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)上端為單芯插頭(6)，上部裝有磁 鋼(15)、磁定位線圈(16)，為井—卜'儀器通過套管接箍時(shí)提供感應(yīng)信號(hào)。高 速電纜遙測(cè)短節(jié)中間線路骨架(19)上裝有大功率降壓電阻(17)、大功率穩(wěn) 壓塊U8)、磁定位和遙測(cè)線路板(20)，井溫探頭(21);下部裝有高壓模塊 (22)、高速電纜遙測(cè)短節(jié)下線路骨架(23)、光電倍增管(25)、Nal晶體(26)、 滑環(huán)四芯插座(8):高速電纜遙測(cè)短節(jié)下線路骨架(23)裝有伽瑪線路板:^，它們都裝在高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的外殼內(nèi)，通過聯(lián)接螺套(4)可與各參 數(shù)短節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)電連接。
如圖3所示，電纜總線(滑環(huán)插頭座的l芯)(27)與由開關(guān)二極管、降 壓電阻、穩(wěn)壓管、電磁繼電器(29)組成的高壓關(guān)斷保護(hù)電路(28)連接。 當(dāng)電纜總線(27)上的電壓大于55V時(shí)，高壓關(guān)斷保護(hù)電路(28)中電磁繼 電器(29)的觸點(diǎn)2-3、 7-6閉合，高壓關(guān)斷，電纜總線(27)上的電壓與后 面電路斷開，不能形成5V、 12V、 士15V電壓。當(dāng)電纜總線(.27)上的電壓小 于55V時(shí)，高壓關(guān)斷保護(hù)電路中電磁繼電器29的觸點(diǎn)2-4、 5-7處于常閉狀 態(tài)，電纜總線(27)電壓與后面電路連通，此時(shí)電壓分兩路， 一路經(jīng)過大功 率限流電阻(17)、大功率穩(wěn)壓塊(18)形成12V電源(滑環(huán)插頭座的4芯)
(30)， 12V電源(30)經(jīng)過由限流電阻和穩(wěn)壓管組成的高速電纜遙測(cè)短節(jié)5V 穩(wěn)壓電路(31)形成高速電纜遙測(cè)短節(jié)5V電源(32)。另一路經(jīng)過高速電纜 遙測(cè)短節(jié)士15V穩(wěn)壓電路(33)形成高速電纜遙測(cè)短節(jié)土15V電源(.34)c其 中高速電纜遙測(cè)短節(jié)士15V電源(34)為信號(hào)合成模塊(36)供電，信號(hào)合成 模塊輸出端(35)與電纜總線(27)連接；高速電纜遙測(cè)短節(jié)5V電源(32) 為遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051 (38)、磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051 (54)、井溫、 伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52 (59)和遙測(cè)短節(jié)RS-485 (44)供電；12V電源(30) 為磁定位信號(hào)模塊(51)、井溫信號(hào)模塊(63)、伽瑪信號(hào)模塊(64)供電， 通過滑環(huán)四芯的芯4為各參數(shù)短節(jié)供電；遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的XTAL2端
(37)、遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1端(41)分別與遙測(cè)單片機(jī)AT89C205
的晶振電路"9)連接；遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD)P3. 0 (39)、 遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口 (TXD)P3.1 (40)分別于遙測(cè)短節(jié)RS-485
的輸入端DI (42)、遙測(cè)短節(jié)RS-485的輸出端RO (43)連接、遙測(cè)短節(jié)RSM85 的A端(45)與滑環(huán)插頭座的2芯(47)連接，遙測(cè)短節(jié)RS-485的B端(46) 滑環(huán)插頭座的3芯(48)連接，磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口
(RXD) P3.0 (56)與遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口(TXD)P3. 1 (40) 連接，井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的T1/P3.5端(61)與井溫信號(hào)模塊
(63)連接。
磁定位傳感器(50)位于高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的最上端，它由12塊 釹鐵硼材料的強(qiáng)磁鋼(15)和磁定位線圈(16)組成。磁定位傳感器(50) 在套管或油管井內(nèi)上下移動(dòng)到接箍位置時(shí)，由于儀器所建立的恒定磁場(chǎng)狀態(tài) 被破壞，磁場(chǎng)重新分布，因此使得通過線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)發(fā)生生變化，根據(jù)楞 次定律，線圈內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的這種變化，在線圈兩端即感應(yīng)出一個(gè)變化的電 壓，經(jīng)信號(hào)模塊51產(chǎn)生頻率脈沖信號(hào)，此頻率脈沖信號(hào)接到磁定位信號(hào)單片 機(jī)AT89C2051的(TO) P3. 4端(52)采集，采集完數(shù)據(jù)后，磁定位信號(hào)單片 機(jī)AT89C2051 (54)處于等待狀態(tài)。由于遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051 (38)依次向 各個(gè)參數(shù)發(fā)送地址，當(dāng)遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口(TXD)P3.1 (40) 由磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3. 0 (56)進(jìn)入進(jìn)行尋 址時(shí)，磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051判斷如果是磁定位道地址則響應(yīng)，然后 將數(shù)據(jù)信號(hào)由磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口 (TXD)P3. 1 (55)送 到遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3.0 (39)上由遙測(cè)單片機(jī) AT89C2051處理，經(jīng)信號(hào)合成模塊(36)合成曼徹斯特瑪信號(hào)送往電纜總線 (27)。
井溫探頭(21)位于高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的中部，探頭采用靈敏度及
線性度很高的鉑電阻溫度探測(cè)器，超薄的探測(cè)器承壓殼體，因此具有極高的 探測(cè)靈敏度。
井溫傳感器部分(65)經(jīng)過井溫信號(hào)模塊(63)將頻率脈沖信號(hào)送到井 溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52 T1/P3.5端(61)采集，采集完數(shù)據(jù)后處于等 待狀態(tài)，當(dāng)遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸出口(TXD)P3. 1 (40)由井溫、伽 瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸入口 (RXD) P3. 0 (58)進(jìn)入進(jìn)行尋址時(shí)，井 溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52 (59)判斷如果是井溫道地址則響應(yīng)，將數(shù)據(jù)信 號(hào)由井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸出口(TXD)P3.i (57)送到遙測(cè) 單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3.0 (39)上由遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051 處理，經(jīng)信號(hào)合成模塊(36)合成曼徹斯特瑪信號(hào)送往電纜總線(27)。
伽瑪傳感器部分(66)位于高速電纜遙測(cè)短節(jié)(7)的下部，它由高壓可 任意調(diào)整的高壓模塊(22)、光電倍增管(25)和NaI晶體(26)組成。當(dāng)伽 瑪射線射入NaI晶體時(shí)，最終產(chǎn)生一電壓脈沖輸出，這一脈沖信號(hào)經(jīng)過伽瑪 信號(hào)模塊(64)將頻率脈沖信號(hào)送到井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52上T0/P3.4 端(62)采集，采集完數(shù)據(jù)后處于等待狀態(tài)，當(dāng)遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串 行輸出口 (TXD)P3. 1 (40)由井溫、伽信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸入口 (RXD) P3.0 (58)進(jìn)入進(jìn)行尋址時(shí)，井溫、伽信號(hào)單片機(jī)AT89C52判斷如果是伽瑪 道地址則響應(yīng)，將數(shù)據(jù)信號(hào)由井溫、伽信號(hào)單片機(jī)AT89C52的串行輸出口 (TXD)P3. 1 (57)送到遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P:3. 0 (39) 上由遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051處理，經(jīng)信號(hào)合成模塊(36)合成曼徹斯特瑪信 號(hào)，由輸出端(35)送往電纜總線(27)。其中遙測(cè)單片機(jī)的XTAL1端與磁定 位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1端(53)、井溫、伽瑪信號(hào)單片機(jī)AT89C52
的XTAL1端(60)連接，為磁定位信號(hào)單片機(jī)AT89C2051 (54)、井溫、伽瑪 信號(hào)單片機(jī)AT89C52 (59)的工作提供時(shí)鐘頻率。
高速電纜遙測(cè)短節(jié)RS—485的A端(45)和滑環(huán)四芯的2芯(47)連接， 遙測(cè)短節(jié)RS—485的B端(46)和滑環(huán)四芯的3芯(48)連接，以實(shí)現(xiàn)與其 它參數(shù)短節(jié)的信號(hào)傳輸。
如圖4所示，其它參數(shù)短節(jié)的12V電源(30)由參數(shù)短節(jié)5V穩(wěn)壓電路 (67)形成參數(shù)短節(jié)5V電源(68)。遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051還將其它參數(shù)地 址經(jīng)遙測(cè)短節(jié)的RS—485 (44)的和參數(shù)短節(jié)的RS—485的輸出端R0 (78) 送到參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的串行輸入U(xiǎn)1 (RXD) P3. 0 U6)上，參數(shù)短 節(jié)的信號(hào)單片機(jī)(74)首先判斷信息是否為該地址，若不是，則為數(shù)據(jù)瑪， 該參數(shù)短節(jié)不響應(yīng)；若是地址瑪，則判斷與自身地址相符否，若相符，參數(shù) 短節(jié)的信號(hào)單片機(jī)(74)發(fā)最新采集的數(shù)據(jù)由參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的 串行輸出口(TXD)P3. 1 (77)送到參數(shù)短節(jié)RS—485 (80)的輸入端Dl (79) 上，再經(jīng)滑環(huán)四芯的2芯(47)和滑環(huán)四芯的3芯(48)最終送到遙測(cè)單片 機(jī)AT89C2051的串行輸入口 (RXD) P3. 0 (39)上。遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051收 到數(shù)據(jù)后將同步、儀器地址、測(cè)試數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)、停止位發(fā)送等信號(hào)，按 照曼徹斯特瑪編碼規(guī)則對(duì)之進(jìn)行編碼，再經(jīng)信號(hào)合成模塊(36)發(fā)往電纜總 線(27)，遙測(cè)單片機(jī)AT89C2051 (38)依次向各參數(shù)短節(jié)發(fā)送地址，直到尋 址完所有參數(shù)，又重新開始新的循環(huán)，參數(shù)傳感器部分(69)通過參數(shù)信號(hào) 模塊(70)與參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的T0/P3. 4端(72)連接，參數(shù) 短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的XTAL2端(73)、參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的XTAL1 端(75)與參數(shù)短節(jié)單片機(jī)AT89C2051的晶振電路(71)連接。
所用的單片機(jī)AT89C2051是低電壓、高性能的CMOS8位微控器，片內(nèi)含 有2KB的Flash可編程且可擦除的只讀存儲(chǔ)器，具有15線可編程I/O 口 ，兩 個(gè)16位的定時(shí)器T0和T1， (RXD) P3.0為串行輸入口， (TXD) P3. 1為串行輸 出口， XTAL1為片內(nèi)振蕩器反向放大器和片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2為 片內(nèi)振蕩器反向放大器的輸出端，所加晶振頻率為16MHz;
本發(fā)明通過對(duì)單片機(jī)AT89C2051進(jìn)行編程，使得數(shù)據(jù)格式由原來的4個(gè) 地址位增加為8個(gè)，12個(gè)數(shù)據(jù)位增加為16個(gè)，大大增加了測(cè)試通道，并使電 纜傳輸速率達(dá)到20K。
另外，單片機(jī)AT89C2051通過編程使得(P3. 1) TXD為串行數(shù)據(jù)發(fā)送， (P3. 0) RXD為串行數(shù)據(jù)接收，并控制RS—485工業(yè)總線的發(fā)射和接收。其中， RS—485的工作方式為半雙工，發(fā)射時(shí)不接收，接收時(shí)不發(fā)射。DI為RS—485 的輸入端，R0為RS—485的輸出端，DE、 RE為RS—485的控制端。這樣，通 過單片機(jī)的合理編程和RS—485工業(yè)總線串行，達(dá)到下井儀傳輸40K的高速 傳輸，從而極大提高了測(cè)井時(shí)效。
權(quán)利要求
1. 一種井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置，由單芯電纜、馬籠頭、加重、連接螺套、釋放器、高速電纜遙測(cè)短節(jié)、參數(shù)測(cè)量短節(jié)、扶正器組成，其特征在于高速電纜遙測(cè)短節(jié)通過上端的單芯插頭與釋放器連接、通過下端的滑環(huán)四芯插座與各參數(shù)測(cè)量短節(jié)和扶正器連接，單芯電纜下端連接馬籠頭、加重、釋放器、高速電纜遙測(cè)短節(jié)、各參數(shù)測(cè)量短節(jié)與井下儀器進(jìn)行機(jī)械和電氣連接，單芯電纜的上端盤繞在地面絞車上和裝于絞車內(nèi)的地面儀器連接；本裝置電路由高速電纜遙測(cè)短節(jié)電路和參數(shù)短節(jié)電路構(gòu)成，參數(shù)短節(jié)電路中的參數(shù)短節(jié)單片機(jī)的信號(hào)輸入端口通過信號(hào)產(chǎn)生電路與傳感器連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出口和參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線的接收入口連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)數(shù)據(jù)輸入口和參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線的發(fā)射出口連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)控制端端口與參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線控制端DE、RE連接，參數(shù)短節(jié)單片機(jī)振蕩器反向放大器輸入端口和輸出端口與時(shí)鐘電路連接；遙測(cè)電路的遙測(cè)單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口與遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線的接收入口連接，遙測(cè)單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入與遙測(cè)短節(jié)發(fā)射出口連接，遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線通過信號(hào)線芯2和芯3與各參數(shù)短節(jié)工業(yè)總線連接，遙測(cè)單片機(jī)振蕩器反向放大器輸入端口和輸出端口與時(shí)鐘電路連接，遙測(cè)單片機(jī)控制端端口與遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線控制端DE、RE連接，遙測(cè)單片機(jī)通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路與電纜總線連接，電纜總線與電源線連接；單片機(jī)包括數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制單元，控制數(shù)據(jù)輸出口為串行數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)輸入口為串行數(shù)據(jù)接收，控制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收；地址數(shù)據(jù)管理單元，包括8個(gè)地址位，16個(gè)數(shù)據(jù)位，255個(gè)測(cè)試通道，將接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過地址的比對(duì)，將相符的同步位、儀器地址、測(cè)試數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)、停止位發(fā)送信號(hào)按照曼徹斯特瑪編碼規(guī)則進(jìn)行編碼，通過數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制單元控制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，通過單芯電纜發(fā)往地面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自噴井和注水井測(cè)井的井下儀器高速單芯電纜傳輸裝置，高速電纜遙測(cè)短節(jié)通過上端的單芯插頭與釋放器連接、通過下端的滑環(huán)四芯插頭與各參數(shù)測(cè)量短節(jié)連接，遙測(cè)短節(jié)電路和參數(shù)短節(jié)電路均包括個(gè)與工業(yè)總線連接的單片機(jī)，遙測(cè)短節(jié)工業(yè)總線和參數(shù)測(cè)量短節(jié)工業(yè)總線通過滑環(huán)四芯插頭的信號(hào)線芯2、芯3連通，單片機(jī)包括8個(gè)地址位，16個(gè)數(shù)據(jù)位，255個(gè)測(cè)試通道，控制數(shù)據(jù)輸出口為串行數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)輸入口為串行數(shù)據(jù)接收，控制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收；將接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過地址的比對(duì)，編碼，控制工業(yè)總線數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，由單芯電纜發(fā)往地面，電纜傳輸速率達(dá)到20K，下井儀傳輸速率達(dá)到40K，極大提高了測(cè)井時(shí)效。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101205806SQ20061016551
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者兵 凌, 劉國權(quán), 劉建成, 崔文梅, 林 楊, 王國平, 田麗萍, 羅建強(qiáng), 斌 董, 賈向東, 陳光建 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)測(cè)井有限公司